TIRANTE DE SOPORTE PARA PANTALLA TERMICA DE POSQUEMADOR.

Un tirante de soporte (66) para soportar una pantalla térmica (20) en una sección de posquemador del motor de turbina (24),

teniendo la sección de posquemador una pared exterior cilíndrica (40), un forro (42) posicionada en relación espaciada desde la pared exterior y definiendo generalmente un límite entre un conducto de núcleo (44) para el flujo de gas de escape de turbina y un conducto de derivación anular (46) para el flujo de aire refrigerante, al menos un tubo de inyección de combustible (22) que se extiende desde la pared exterior (40) hacia dentro al conducto de núcleo (44), teniendo el tubo de inyección de combustible (22) una primera parte (60) en el conducto de derivación (46) y una segunda parte (62) en el conducto de núcleo (44), teniendo la pantalla térmica (20) un alojamiento (100) para circundar dicha segunda parte (62) del tubo de inyección de combustible (22) y teniendo un cabezal (88) con una superficie de montaje genéricamente plana (86), comprendiendo el tirante de soporte (66) un cuerpo (68) que puede montarse en dicho conducto de derivación (46) de la sección del posquemador (24), teniendo dicho cuerpo un extremo exterior (72) para su unión a la pared exterior (40), un extremo interior (74) y un paso (70) que se extiende a través del cuerpo (68) desde su extremo exterior a su extremo interior para recibir dicho tubo de inyección de combustible (22); dicho tirante (66) caracterizado porque:

dicho extremo interior (74) tiene una cavidad (90) en él para recibir el cabezal (88) de dicha pantalla térmica (20), teniendo dicha cavidad (90) el tamaño y la forma para un ajuste estrecho del cabezal en la cavidad; proporcionándose una superficie de montaje genéricamente plana (84) en dicha cavidad (90) para su acoplamiento con dicha superficie de montaje plana (86) del cabezal (88) por lo que dicho cabezal puede colocarse en dicha cavidad para montar la pantalla térmica (20) en el tirante (66) con dichas superficies de montaje en acoplamiento cara a cara para conformar una conexión sólida entre dicho cabezal y dicho cuerpo

Tirante de soporte para pantalla térmica de posquemador.

La presente invención se refiere, en general, a posquemadores para motores de turbina de gas para aviones, y en particular a una pantalla térmica para proteger un tubo de inyección de combustible de posquemadores que puede reemplazarse fácilmente desde el interior de un conducto del motor.

La postcombustión o recalentamiento es un procedimiento para aumentar el empuje básico de un motor de turbina. Un posquemador aumenta el empuje añadiendo energía térmica a una corriente de gas de escape de la turbina y aire de derivación del motor ubicada en la parte posterior del motor de núcleo. El posquemador incluye varios tubos de inyección de combustible, o barras de pulverización, que cuentan con múltiples orificios de pulverización para dispensar combustible a la corriente de gas. Los tubos se extienden con frecuencia radialmente hacia dentro desde una pared exterior del conducto del motor. El posquemador también incluye dispositivos de estabilización de llamas, conocidos como estabilizadores de llama, para crear zonas de velocidad reducida del gas para facilitar la combustión efectiva.

Los componentes del conducto del motor y del posquemador suelen ser enfriados para protegerlos de la exposición a altas temperaturas y para aumentar su ciclo de vida útil. La refrigeración se proporciona mediante aire que circula por el motor de núcleo, conocido como aire de ventilación, que fluye a través de una o más fases de la sección del ventilador del motor, o alternativamente mediante aire sobre compresor. El aire de refrigeración suele transportarse en un conducto de derivación anular formado entre la pared exterior cilíndrica y un forro separado radialmente hacia dentro desde la pared exterior. El forro es una estructura cilíndrica que funciona como barrera para aislar el gas de escape caliente del aire de refrigeración. El aire de refrigeración se distribuye desde el conducto de derivación al posquemador, la superficie del forro y la tobera de escape.

Cada uno de los tubos de inyección de combustible está protegido normalmente por una pantalla térmica. La pantalla térmica es un alojamiento para circundar el tubo y recibir aire de refrigeración del conducto de derivación para su distribución por todo el conducto. Una pluralidad de aberturas de ventana están situadas a lo largo de la pantalla térmica para alinearse con los orificios del tubo con el fin de permitir que el combustible sea pulverizado desde el conducto a la corriente del gas. Los estabilizadores de llama pueden estar montados sobre la pantalla térmica o, alternativamente, estar montados en el conducto, separados de los tubos de inyección de combustible.

Las pantallas térmicas se reemplazan periódicamente debido a daños, fatiga cíclica térmica o acumulación de residuos de coquización. Idealmente, una pantalla térmica debe reemplazarse en un tiempo breve para minimizar el tiempo de parada del avión. Por desgracia, son necesarias muchas horas para reemplazar algunos tipos de pantallas térmicas porque no pueden retirarse desde una posición dentro del conducto del motor. Bien la pantalla térmica no puede instalarse sobre el tubo de combustible desde el interior del conducto o bien no hay acceso desde dentro del conducto a la conexión entre la pantalla térmica y su estructura de soporte. Por consiguiente, con el fin de reemplazar estas pantallas térmicas, el personal de mantenimiento debe retirar primero el motor del avión. Para ello es necesario desconectar todos los cables eléctricos, líneas de combustible y líneas hidráulicas entre el motor y el fuselaje del avión y volver a conectarlos al terminar la acción de mantenimiento. Estos pasos llevan mucho tiempo y son caros.

Otro tipo de pantalla térmica, mostrada en la patente estadounidense nº 5,335,490, puede instalarse y retirarse desde dentro del conducto del motor pero aún requiere la desconexión de los tubos de inyección de combustible. Este tipo de pantalla térmica tiene una conexión de soporte con un conector saliente que se extiende axialmente. Durante la instalación o retirada, la pantalla térmica debe moverse transversalmente al eje del tubo de combustible con el fin de acoplar/desacoplar el conector. Dicho movimiento transversal resulta imposible cuando el tubo de combustible está instalado debido a la interferencia con la estructura interna que forma parte de todas las pantallas térmicas. Por consiguiente, el tubo de combustible debe retirarse y volverse a instalar posteriormente, lo que supone la realización de una prueba de fugas del sistema de combustible que lleva mucho tiempo.

Cuando una pantalla térmica está montada en posición en el conducto del motor, debe estar firmemente montada mediante una conexión sólida y fiable entre la pantalla térmica y su soporte. Por desgracia, algunos tipos de pantallas térmicas presentan la desventaja de que la conexión está en un punto único, con un solo fijador. Como resultado, la pantalla térmica está sometida a deslizamientos cuando se expone a vibraciones acústicas en el motor o a grandes cargas, particularmente debido a las fuerzas transversales a la pantalla cuando la pantalla térmica está en posición de las tres o las nueve en punto en el conducto del motor y el avión experimenta un aterrizaje dificultoso.

De acuerdo con la invención, un tirante de soporte soporta una pantalla térmica en una sección del posquemador del motor de turbina. La sección del posquemador es del tipo que presenta una pared exterior cilíndrica, un forro posicionado en relación espaciada de la pared exterior y generalmente definiendo un límite entre un conducto del núcleo para el flujo del gas de escape de la turbina y un conducto de derivación anular para el flujo de aire de refrigeración. Al menos un tubo de inyección de combustible se extiende desde la pared exterior hacia dentro, hacia el conducto del núcleo. El tubo está montado de forma que una primera parte está localizada en el conducto de derivación y una segunda parte está localizada en el conducto de núcleo. La pantalla térmica tiene un alojamiento para circundar la segunda parte del tubo y tiene un cabezal con una superficie de montaje generalmente plana. El tirante de soporte comprende un cuerpo para montar en el conducto de derivación de la sección del posquemador. El cuerpo tiene un extremo exterior para unir con la pared exterior, un extremo interior y un paso que se extiende a través del cuerpo desde su extremo exterior a su extremo interior para recibir el tubo de combustible. El extremo interior tiene una cavidad en él para recibir el cabezal de la pantalla térmica, teniendo la cavidad una dimensión y una forma para ajustarse estrechamente al cabezal en la cavidad. El cuerpo tiene una superficie de montaje generalmente plana en la cavidad para el acoplamiento de la superficie de montaje plana del cabezal por la que el cabezal puede colocarse en la cavidad para montar la pantalla térmica en el tirante con las superficies de montaje en acoplamiento cara a cara para establecer una sólida conexión entre el cabezal y el cuerpo.

A continuación se describirá la invención con mayor detalle, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos, en los que:

La figura 1 es una sección en elevación lateral esquemática de un motor de turbina de gas de avión con un posquemador de tipo radial;

La figura 2 es una sección en elevación lateral esquemática agrandada de una sección del posquemador del motor con una pantalla térmica;

La figura 3 es una vista en perspectiva de despiece de un tirante de soporte y una pantalla térmica que puede montarse en el tirante;

La figura 4 es una elevación lateral del tirante de soporte;

La figura 5 es un plano superior del tirante que muestra un extremo exterior del tirante;

La figura 6 es un plano inferior del tirante que muestra un extremo interior del tirante;

La figura 7 es una elevación lateral de la pantalla térmica;

La figura 8 es un plano superior de la pantalla térmica que muestra un cabezal para montar en el tirante; y

La figura 9 es una sección tomada de la línea 9-9 de la figura 7.

Los correspondientes caracteres de referencia indican las partes correspondientes a través de las diversas vistas de los dibujos.

En referencia ahora a los dibujos y en particular a las figuras 1 y 2, una pantalla térmica se indica generalmente como 20. La pantalla térmica 20 protege un tubo de inyección de combustible 22 instalado en una sección de un posquemador 24 de un motor de turbina de...

1. Un tirante de soporte (66) para soportar una pantalla térmica (20) en una sección de posquemador del motor de turbina (24), teniendo la sección de posquemador una pared exterior cilíndrica (40), un forro (42) posicionada en relación espaciada desde la pared exterior y definiendo generalmente un límite entre un conducto de núcleo (44) para el flujo de gas de escape de turbina y un conducto de derivación anular (46) para el flujo de aire refrigerante, al menos un tubo de inyección de combustible (22) que se extiende desde la pared exterior (40) hacia dentro al conducto de núcleo (44), teniendo el tubo de inyección de combustible (22) una primera parte (60) en el conducto de derivación (46) y una segunda parte (62) en el conducto de núcleo (44), teniendo la pantalla térmica (20) un alojamiento (100) para circundar dicha segunda parte (62) del tubo de inyección de combustible (22) y teniendo un cabezal (88) con una superficie de montaje genéricamente plana (86), comprendiendo el tirante de soporte (66) un cuerpo (68) que puede montarse en dicho conducto de derivación (46) de la sección del posquemador (24), teniendo dicho cuerpo un extremo exterior (72) para su unión a la pared exterior (40), un extremo interior (74) y un paso (70) que se extiende a través del cuerpo (68) desde su extremo exterior a su extremo interior para recibir dicho tubo de inyección de combustible (22); dicho tirante (66) caracterizado porque:

dicho extremo interior (74) tiene una cavidad (90) en él para recibir el cabezal (88) de dicha pantalla térmica (20), teniendo dicha cavidad (90) el tamaño y la forma para un ajuste estrecho del cabezal en la cavidad; proporcionándose una superficie de montaje genéricamente plana (84) en dicha cavidad (90) para su acoplamiento con dicha superficie de montaje plana (86) del cabezal (88) por lo que dicho cabezal puede colocarse en dicha cavidad para montar la pantalla térmica (20) en el tirante (66) con dichas superficies de montaje en acoplamiento cara a cara para conformar una conexión sólida entre dicho cabezal y dicho cuerpo.

2. Un tirante de soporte (66) como se establece en la reivindicación 1, comprendiendo además una brida de fijación exterior (78) en el extremo exterior (72) del cuerpo (68) para fijar el cuerpo a la pared exterior (40) y una brida de fijación interior (82) en el extremo interior (74) del cuerpo (68).

3. Un tirante de soporte (66) como se establece en la reivindicación 1 comprendiendo además al menos un orificio (94) del cuerpo (68) para recibir un fijador (98) para acoplar el cabezal (88) de la pantalla térmica (20) al cuerpo (68).

4. Un tirante de soporte (66) como se establece en la reivindicación 3 en el que la superficie de montaje (84) del cuerpo (68) tiene tres orificios (94) en un patrón generalmente diagonal para recibir tres fijadores (98).